Многопользовательские MEMS-процессы или MUMPs^®- это коммерческая программа, обеспечивающая экономически эффективное, проверенное изготовление МЭМС для промышленных, государственных и научных организаций. MEMSCAP предлагает три стандартных процесса в рамках программы MUMPs: PolyMUMPs™, трехслойный процесс микрообработки поверхности поликремния; MetalMUMPs™, процесс с гальваническим покрытием из никеля; и SOIMUMPs™, процесс микрообработки кремния на изоляторе.

Следующий раздел содержит основную информацию о процессах MUMPs и их внедрении в MEMS+ и CoventorWare, а также является дополнением к руководствам по проектированию, предоставляемые MEMSCAP. Для получения более подробной информации посетите веб-страницы MUMPs по адресу http://www.memscap.com/en_mumps.html. Правила проектирования и другие справочные материалы доступны для скачивания.

Для процессов MUMPS доступны файлы как MEMS+, так и CoventorWare.

Обратите внимание, что CoventorWare и MEMS+ будут генерировать несколько разные модели. CoventorWare и MEMS+ создают имитационные модели, а не модели высокой точности. Для достижения более высокого уровня геометрии деталей лучше всего использовать SEMulator3D, распространяемые компанией Coventor, Lam Research.

MEMSCAP PolyMUMPs

Описание основного процесса

Рисунок 1 представляет собой поперечное сечение процесса трехслойной микрообработки поверхности поликремния MUMPs™. Этот процесс имеет общие особенности стандартного процесса микрообработки поверхности: (1) в качестве конструкционного материала используется поликремний, (2) осажденный оксид (PSG) используется в качестве жертвенного слоя, и (3) нитрид кремния используется в качестве электрической изоляции между поликремнием и подложкой. Этот процесс отличается от большинства других процессов микрообработки поверхности в том, что он разработан, чтобы быть как можно более общим для поддержки многих различных конструкций на одной кремниевой пластине. Поскольку процесс не был оптимизирован с целью изготовления какого-либо одного конкретного устройства, толщины структурных и жертвенных слоев были выбраны так, чтобы удовлетворить потребности большинства пользователей, а правила проектирования компоновки были выбраны консервативно, чтобы гарантировать максимальный выход продукции.

Рисунок 1: Поперечное сечение процесса PolyMUMPs

Более подробную информацию о процессе, такую как правила проектирования и подробное описание процесса, можно найти в последней версии руководства по проектированию PolyMUMPs, которое можно получить в MEMSCAP (см. контактную информацию).

Типы устройств, успешно изготовленных с помощью PolyMUMPs, включают в себя микрофоны, датчики, акселерометры, радиочастотные, микроробототехнические и дисплейные технологии.

Рисунок 2: Пример конструкции теплового привода на основе процесса PolyMUMPs

Файлы реализации и процесса

MEMS+

Следующие файлы, совместимые с MEMS+, доступны для проектирования с помощью процесса PolyMUMPs:

• база данных материалов
• процесс
• библиотека компонентов

Эти файлы предоставляются для того, чтобы пользователь мог настроить библиотеку компонентов для своего конкретного устройства. Обратите внимание, что правила проектирования для различных компонентов (например, максимальные и минимальные размеры) не определены; Пользователь должен убедиться, что любые внесенные изменения соответствуют требованиям технологического изготовления. После настройки библиотеки для конкретного устройства Coventor рекомендует экспортировать ее в файл .mpdk, чтобы ее нельзя было изменить; подробнее см. раздел Экспорт в MPDK.

Эти файлы находятся в каталоге установки CoventorMP \\MEMS+\Examples\Foundry\PolyMUMPS.

Рисунок 3: Процесс PolyMUMPS как он выглядит в MEMS+ редакторе процессов

CoventorWare

Для проектирования с помощью процесса PolyMUMPs доступны следующие файлы, совместимые с CoventorWare:

• файл базы данных свойств материалов (MPD) (MUMPs.mpd, расположенный в \\Design_Files\Shared|MPD)
• процесс в папке Foundry Processes редактора процессов (PolyMUMPs)
• файл шаблона топологии (PolyMUMPs.cat, расположенный в \\Design_Files\Shared|Layout _Templates)

В дополнение к шаблонам топологии PolyMUMPs в редакторе топологии доступны генераторы топологии для параметрических активных, пассивных и тестовых элементов топологии структуры. Генераторы доступны в меню редактора топологии Generators > PolyMUMPs.

Обратите внимание, что эти файлы находятся в каталоге установки \CoventorWare10.5\apps\Foundry installation directory, но когда пользователь назначил рабочее пространство в диалоговом окне «Параметры пользователя» (см. Configuring Your Workspace and License of the CoventorMP (Настройка рабочего пространства и лицензии в инструкциях по установке CoventorMP), файлы технологического изготовления были скопированы в соответствующий каталог этой рабочей области.

Рисунок 4: Процесс PolyMUMPs, как он отображается в редакторе процессов CoventorWare

MEMSCAP SOIMUMPs

Описание основного процесса

Ниже приводится общее описание процесса SOIMUMPs, предназначенного для универсальной микрообработки структур кремний-на-изоляторе (КНИ).

На рисунке ниже показано сечение процесса микрообработки кремния на изоляторе SOIMUMPs. 

Рисунок 5: Поперечное сечение, показывающее все слои процесса SOI (КНИ)-MUMPs

Этот процесс имеет следующие общие функции:

1.  В качестве исходной подложки используется пластина кремний-на-изоляторе (КНИ). Эта пластина имеет следующие толщины слоя:
   • толщина кремния: 10 ± 1 мкм или 25 ± 1 мкм
   • толщина оксида: 1 ± 0.05 µm
   • толщина подложки: 400 ± 5 µm
2. Слой кремния легировали и наносили рисунок, а затем вытравливается до оксидного слоя. Этот слой может использоваться для механических структур, структур резисторов и / или электрических соединений.
3. Подложка может быть узорчатой, а затем вытравлена с нижней стороны до оксидного слоя. Это позволяет создавать сквозные структуры.
4. Металлический процесс с теневой маскировкой используется для обеспечения грубых металлических свойств, таких как контактные площадки, электрическая маршрутизация и оптические зеркальные поверхности.
5. Вторая металлическая площадка обеспечивает более мелкие металлические элементы и точное выравнивание, но ограничивается областями, не вытравленными в слое кремниевого устройства.

Процесс разработан как можно более общий, поэтому он может поддерживать множество различных конструкций на одной кремниевой пластине. Поскольку процесс не был оптимизирован с целью изготовления какого-либо конкретного устройства, толщина слоя была выбрана так, чтобы удовлетворить большинство пользователей, а правила проектирования были выбраны консервативно, чтобы гарантировать максимально возможный выход продукции.

Типы устройств, успешно изготовленных с помощью SOIMUMPs, включают гироскопы, оптические приборы и дисплейные технологии.

Рисунок 6: Пример конструкции резонатора с гребенчатым приводом на основе процесса SOIMUMPs

Файлы реализации и процесса

MEMS+

Следующие файлы, совместимые с MEMS +, доступны для проектирования с помощью процесса SOIMUMPs:

• база данных материалов
• процесс
• библиотека компонентов

Эти файлы предоставляются для того, чтобы пользователь мог настроить библиотеку компонентов для своего конкретного устройства. Обратите внимание, что правила проектирования для различных компонентов (например, максимальные и минимальные размеры) не определены; пользователь должен убедиться, что любые внесенные изменения соответствуют требованиям технологического изготовления. После того, как вы настроили свою библиотеку для вашего конкретного устройства, Coventor рекомендует экспортировать ее в файл .mpdk, чтобы его нельзя было изменить; см. Экспорт в MPDK для более подробной информации.

Эти файлы находятся в каталоге установки CoventorMP \\MEMS+\Examples\Foundry\SOIMUMPS.

Рисунок 7: Процесс SOIMUMPs в том виде, в котором он отображается в редакторе процессов MEMS+

CoventorWare

Следующие файлы, совместимые с CoventorWare, доступны для проектирования с помощью процесса SOIMUMPs:

• процесс в папке Foundry Processes редактора процессов (SOIMUMPs)
• файл базы данных свойств материалов (MPD) (MUMPs.mpd, находится в user_workspace\Shared\MPD)
• файл шаблона топологии (SOIMUMPs.cat, находится в \\user_workspace\Shared\Layout_Templates)

Обратите внимание, что эти файлы находятся в каталоге установки \CoventorWare10.5\apps\Foundry, но когда пользователь назначил рабочее пространство в диалоговом окне «Настройки пользователя» (см. «Запуск CoventorWare в инструкциях по установке CoventorWare»), файлы литейного производства были скопированы в соответствующий каталог этого рабочего пространства.

Рисунок 8: Процесс SOIMUMPs как он выглядит в редакторе процесса CoventorWare

MEMSCAP MetalMUMPs

Описание основного процесса

Ниже приводится общее описание процесса MetalMUMPs, который разработан для универсальной гальванической микрообработки никеля на MEMS.

Рисунок 9 представляет собой поперечное сечение микрореле, изготовленного с помощью процесса MetalMUMPs.

Рисунок 9: Поперечное сечение микрореле, изготовленного по технологии MetalMUMPs

Этот процесс имеет следующие общие особенности: 

1. Гальванический никель используется в качестве основного конструкционного материала и электрического соединительного слоя.
2. Легированный поликремний может использоваться для резисторов, дополнительных механических структур и/или перекрестной электрической разводки.
3. Нитрид кремния используется в качестве электроизоляционного слоя.
4. Нанесенный оксид (PSG) используется для жертвенных слоев.
5. Канавочный слой в кремниевой подложке может быть включен для дополнительной тепловой и электрической изоляции.
6. Золотая пластина может использоваться для покрытия боковых стенок никелевых конструкций материалом с низким контактным сопротивлением.

Процесс разработан как можно более общий, поэтому он может поддерживать множество различных конструкций на одной кремниевой пластине. Поскольку процесс не был оптимизирован с целью изготовления какого-либо конкретного устройства, толщина слоя была выбрана так, чтобы удовлетворить большинство пользователей, а правила проектирования были выбраны консервативно, чтобы гарантировать максимально возможный выход продукции.

Типы устройств, успешно изготовленных с помощью SOIMUMPs, включают гироскопы, оптические приборы и дисплейные технологии.

Рисунок 10: Пример конструкции микрореле на основе процесса MetalMUMPs

Файлы реализации и процесса

Для проектирования с помощью процесса MetalMUMPs доступны следующие технологические файлы, совместимые с CoventorWare:

• процесс в папке редактора процессов Foundry Processes (MetalMUMPs)
• файл базы данных свойств материалов (MPD) (MUMPs.mpd, находится в \\Design_Files\Shared\MPD)
• файл шаблона топологии (MetalMUMPs.cat, находится в \\Design_Files\Shared\Layout_Templates)

Обратите внимание, что эти файлы находятся в каталоге установки \CoventorWare10.5\apps\Foundry, но когда пользователь назначил рабочее пространство в диалоговом окне «Настройки пользователя» (см. «Запуск CoventorWare в инструкциях по установке CoventorWare»), файлы литейного производства были скопированы в соответствующий каталог этого рабочего пространства.

Процесс MetalMUMPs, отображаемый в редакторе процессов, показан ниже:

Источник: Документация CoventorMP 1.3 - CoventorMP > CoventorMP User Guide > Foundry Design Kits > MEMSCAP MUMPs^® Processes